Rodzaje bez­piecz­ni­ków

Bez­piecz­nik w potocz­nym rozu­mie­niu nie jest pre­cy­zyj­nym okre­śle­niem apa­ratu elek­trycz­nego repre­zen­ta­tyw­nego dla pew­nej grupy urzą­dzeń, lecz nazwą zwy­cza­jową, któ­rej używa się naj­czę­ściej dla okre­śle­nia róż­nych urzą­dzeń zabez­pie­cza­ją­cych w insta­la­cjach elek­trycz­nych.

Dowol­ność podziału oraz kwa­li­fi­ka­cji do grupy bez­piecz­ni­ków

To wła­śnie zwy­cza­jo­wość sto­so­wa­nia ogól­nej nazwy powo­duje, że zarówno w lite­ra­tu­rze, jak i potocz­nym rozu­mie­niu do tej grupy apa­ra­tów kwa­li­fi­kuje się różne urzą­dze­nia, a wszyst­kie podziały, jeśli tylko będą wystar­cza­jąco uza­sad­nione, oka­zać się mogą słuszne. Naj­bar­dziej popu­larną kate­go­ry­za­cją bez­piecz­ni­ków jest ich podział na bez­piecz­niki topi­kowe, wyłącz­niki auto­ma­tyczne i wyłącz­niki insta­la­cyjne (omó­wione dalej w tym porad­niku).

Warto jed­nak wspo­mnieć, że do powyż­szej grupy dołą­cza się czę­sto rów­nież wyłącz­niki róż­ni­cowo-prą­dowe (róż­ni­cówki). Te apa­raty dość szcze­gó­łowo opi­sane zostały w porad­niku na temat dzia­ła­nia wyłącz­nika róż­ni­cowo-prą­dowego, jed­nak trzeba nadmie­nić tu, że róż­ni­cówka co do zasady ma za zada­nie ochronę ludz­kiego zdro­wia i życia i roz­łą­cza obwód elek­tryczny w przy­padku, kiedy nastę­puje pora­że­nie. Należy bez­sprzecz­nie do grupy urzą­dzeń sta­no­wią­cych ochronę prze­ciw­po­ra­że­niową, jed­nak z racji swo­jego prze­zna­cze­nia oraz budowy działa nie tylko w przy­padku pora­że­nia, ale też upływu prądu, któ­rego przy­czyną może być np. uszko­dze­nie izo­la­cji. Innymi słowy, róż­ni­cówka nie roz­róż­nia­jąc przy­padku pora­że­nia od upływ­no­ści na sku­tek uszko­dze­nia odbior­nika czy prze­wodu, poza ludz­kim zdro­wiem i życiem, auto­ma­tycz­nie chroni też insta­la­cję elek­tryczną, stąd jej kwa­li­fi­ka­cja do grupy bez­piecz­ni­ków.

Zabez­pie­cze­nie obwo­dów elek­trycz­nych

Powyż­szy podział, cho­ciaż naj­bar­dziej popu­larny nie jest jed­nak jedyny. I tak, można przy­jąć, że bez­piecz­ni­kami są tylko i wyłącz­nie urzą­dze­nia zabez­pie­cza­jące prze­wody w obwo­dach elek­trycz­nych i wtedy bez­piecz­ni­kami nazwiemy urzą­dze­nia chro­niące:

• przed prą­dami prze­cią­że­nio­wymi i zwar­cio­wymi,
• tylko przed prą­dami prze­cią­że­nio­wymi,
• tylko przed prą­dami zwar­cio­wymi.

Dwie ostat­nie grupy obej­mują dość spe­cy­ficzne warunki pracy insta­la­cji, któ­rymi nie będziemy się zaj­mo­wać w tym porad­niku, jed­nak dla porządku należy nadmie­nić, że sytu­acje takie wystę­pują. Grupą pierw­szą, naj­bar­dziej repre­zen­ta­tywną dla insta­la­cji elek­trycz­nych ogól­nego prze­zna­cze­nia zaj­miemy się w dal­szej czę­ści porad­nika, w któ­rej zostaną wyja­śnione zarówno użyte w tym aka­pi­cie sfor­mu­ło­wa­nia, jak i sama idea podziału.

Prądy prze­cią­że­niowe i zwar­ciowe

Prze­cią­że­niem obwodu elek­trycz­nego nazywa się sytu­ację, w któ­rej prąd rze­czy­wi­sty prze­pły­wa­jący przez urzą­dze­nie prze­kra­cza prąd zna­mio­nowy tego urzą­dze­nia (czyli taki prąd, przy któ­rym urzą­dze­nie pra­cuje nor­mal­nie, bez żad­nych nega­tyw­nych kon­se­kwen­cji). Podob­nie w przy­padku prze­wodu elek­trycz­nego prze­cią­że­niem będzie prąd rze­czy­wi­sty prze­kra­czający war­tość obcią­żal­no­ści prą­dowej dłu­go­trwa­łej prze­wodu (czyli w uprosz­cze­niu odpo­wied­nika prądu zna­mio­no­wego urzą­dze­nia dla prze­wodu). Prze­cią­że­nie powo­duje nadmierne zuży­cie insta­la­cji elek­trycz­nej, a w kon­se­kwen­cji jej znisz­cze­nie, a zatem pro­wa­dzi pro­stą drogą do zwar­cia.

Zwar­cie z kolei to drugi nega­tywny efekt dzia­ła­nia prądu – do zwar­cia docho­dzi naj­czę­ściej w przy­padku zetknię­cia się ze sobą prze­wo­dów obwodu lub prze­bi­cia (czyli utra­cie, cza­sami chwi­lo­wej, innym razem dłu­go­trwa­łej wła­ści­wo­ści elek­tro­izo­la­cyj­nych izo­la­cji). W efek­cie powstaje prąd zwar­ciowy, czyli nastę­puje zna­czący wzrost war­to­ści prądu robo­czego, który skut­ko­wać może nie tylko znisz­cze­niem insta­la­cji elek­trycz­nej lub/i odbior­ni­ków, ale rów­nież poża­rem.

Prze­cią­że­nia i zwar­cia okre­śla się wspólną nazwą prze­tę­żeń.

Bez­piecz­niki topi­kowe

Wspo­mniane wyżej bez­piecz­niki topi­kowe to takie zabez­pie­cze­nia, któ­rych zada­niem jest odcię­cie dopływu prądu do czę­ści obwodu za bez­piecz­nikiem. Dzia­łają w przy­padku prze­tę­żeń, a warun­kiem ich sto­so­wa­nia w insta­la­cji elek­trycz­nej ogól­nej jest wymie­nial­ność wkładki topi­kowej. Bez­piecz­nik topi­kowy działa w ten spo­sób, że wsku­tek nadmier­nego natę­że­nia prądu prze­pły­wa­ją­cego przez bez­piecz­nik w okre­ślo­nym cza­sie ele­ment topi­kowy (czyli prze­wod­nik) nagrzewa się a następ­nie topi. W tym momen­cie nastę­puje roz­łą­cze­nie obwodu. Bez­piecz­niki cha­rak­te­ry­zują się tzw. odwrot­nie pro­por­cjo­nalną cha­rak­te­ry­styką cza­sowo-prą­dową. Ozna­cza to, że im wyż­sze natę­że­nie prądu prze­tę­że­nio­wego, tym krót­sza zwłoka cza­sowa z jaką nastąpi prze­rwa­nie obwodu. Po jed­no­ra­zo­wym zadzia­ła­niu wkładka topi­kowa bez­piecz­nika ulega znisz­cze­niu i musi zostać wymie­niona na nową.

Wyłącz­niki auto­ma­tyczne

Wyłącz­niki auto­ma­tyczne, czyli tzw. „korki” to ele­menty, które mon­to­wało się w gniaz­dach bez­piecz­ni­ków topi­kowych. Ich budowa jest dość pro­sta – ele­mentami aktyw­nymi są dwa wyzwa­la­cze: prze­cią­że­niowy oraz zwar­ciowy. Pierw­szy z nich reaguje (poprzez wygię­cie bime­talu sta­no­wią­cego ele­ment wyłącz­nika), na podnie­sioną tem­pe­ra­turę zwią­zaną z prze­cią­że­niem obwodu, nato­miast drugi – na zmianę pola magne­tycz­nego. W prze­ci­wień­stwie do bez­piecz­ni­ków topi­kowych, bez­piecz­niki auto­ma­tyczne są wie­lo­krot­nego użytku – po prze­rwa­niu cią­gło­ści obwodu i usu­nię­ciu przy­czyny zadzia­ła­nia bez­piecz­nika, można go na nowo załą­czyć.

Wyłącz­niki insta­la­cyjne nadprą­dowe

Od lat dzie­więć­dzie­sią­tych, w ogól­nych insta­la­cjach elek­trycz­nych, do któ­rych należą nasze domowe, czy też obwody ogólne budyn­ków uży­tecz­no­ści publicz­nej, sto­suje się naj­czę­ściej wyłącz­niki insta­la­cyjne nadmia­rowo-prą­dowe, czyli tzw. „eski”. Zasada dzia­ła­nia wyłącz­ni­ków nadmia­rowo-prą­do­wych jest taka sama jak w przy­padku wyłącz­ni­ków auto­ma­tycz­nych, „eski” róż­nią się jed­nak od nich, poza para­me­trami elek­trycznymi, rów­nież stan­da­ry­za­cją wymia­rów.

Należą do tzw. wyłącz­ni­ków modu­ło­wych, które mon­tuje się na szy­nie TH35 w roz­dziel­ni­cach modu­ło­wych. „Eski” wytwa­rza się na napię­cia do 440 V prądu prze­mien­nego, prądy zna­mio­nowe do 125 A oraz prądy wyłą­cze­niowe 25 kA. Cha­rak­te­ry­styki cza­sowe wyłącz­ni­ków nadmia­rowo-prą­do­wych ozna­cza się lite­rami od A do E i dalej K., L, S, Z. W insta­la­cjach elek­trycz­nych ogól­nych używa się naj­czę­ściej wyłącz­ni­ków o cha­rak­te­ry­styce B (obwody oświe­tle­niowe i gniazd) oraz C (sil­niki induk­cyjne, lampy wyła­dow­cze). Obwody oświe­tle­niowe zabez­pie­cza się zwy­kle „eskami” B 6 A i B 10 A, gniazda zwy­kle B 16 A.

Selek­tyw­ność dzia­ła­nia zabez­pie­czeń nadprą­do­wych

Istotną kwe­stią w przy­padku zabez­pie­czeń nadprą­do­wych jest selek­tyw­ność zadzia­ła­nia. Jest to po pro­stu uza­sad­niona fizycz­nie koniecz­ność takiego doboru zabez­pie­czeń w insta­la­cji elek­trycz­nej, żeby zre­ali­zo­wana została zasada mówiąca, że zabez­pie­cze­nie bliż­sze miej­scu prze­tę­że­nia powinno zadzia­łać szyb­ciej niż zabez­pie­cze­nie dal­sze. Zabez­pie­cze­nie dal­sze pełni funk­cję zabez­pie­cze­nia rezer­wo­wego i musi dzia­łać w dłuż­szym cza­sie niż zabez­pie­cze­nie pod­sta­wowe. Wyróż­nia się selek­tyw­ność cał­ko­witą oraz czę­ściową. Cał­ko­wita polega na tym, że urzą­dze­nia dzia­łają selek­tyw­nie zawsze, a więc rów­nież w przy­pad­kach mało praw­do­po­dob­nych. Nato­miast selek­tyw­ność czę­ściowa wystę­puje, kiedy urzą­dze­nia dzia­łają selek­tyw­nie jedy­nie w przy­pad­kach typo­wych zakłó­ceń, nato­miast w sytu­acjach mało praw­do­po­dob­nych rezy­gnuje się z selek­tyw­no­ści przy pro­jek­to­wa­niu zabez­pie­czeń.

Insta­la­cje elek­tryczne, urzą­dze­nia oraz ich użyt­kow­ni­ków zabez­pie­cza się na wypa­dek wystą­pie­nia nie­ko­rzyst­nego dzia­ła­nia prądu, jakim są prze­tę­że­nia (zwar­cia i prze­cią­że­nia) oraz pora­że­nia. Dla peł­nego obrazu sytu­acji warto jesz­cze wspo­mnieć o reali­za­cji w obwo­dach elek­trycz­nych zabez­pie­czeń prze­ciw­prze­pię­cio­wych (a więc ochrony od skut­ków wyso­kich war­to­ści napię­cia np. w wyniku ude­rze­nia pio­runa) a także zabez­pie­czeń prze­ciw asy­me­trii napię­cia (zani­kowi jed­nej z faz w ukła­dach trój­fa­zo­wych).